Из 23 осужденных петрашевцев в крепость был доставлен только 21. Двое из них избежали заточения в крепость: Р.А. Черносвитов сразу был отправлен в ссылку, В.П. Катенев в связи с душевным расстройством был госпитализирован в психиатрическую больницу. Судебное разбирательство началось лишь 30 сентября 1849 года и продолжалось до 16 ноября того же года. За время пребывания в крепости Достоевский успел написать рассказ «Маленький герой», содержание которого было оптимистичным и, казалось, не соответствовало тюремному положению автора.
В суде Достоевскому было предъявлено обвинение в том, что он в кружке Петрашевского читал письма Белинского и присутствовал при чтении сочинения поручика Н.П. Григорьева «Солдатская беседа», в котором усмотрели «крамольное содержание». Достоевский не думал, что приговор будет слишком суровым. Он считал, что защитой его доброго имени будут чистота его совести перед обществом и благонамеренность помыслов.
Но военный суд посчитал действия Достоевского опасными для общества и приговорил: «Отставного инженера-поручика Ф.М. Достоевского за недонесение о распространении письма Белинского и сочинений поручика Григорьева лишить чинов, всех прав состояния и подвергнуть смертной казни расстрелянием». 19 декабря 1849 года на постановлении суда Николай I написал резолюцию: «Быть посему». О смертном приговоре Достоевский узнал только 23 декабря 1849 года, уже стоя на эшафоте.
Из Петропавловской крепости петрашевцев привезли на Семеновский плац, где они впервые за 8 месяцев вблизи увидели друг друга. В похудевших, бледных, обросших волосами людях с трудом можно было узнать прежних молодых и крепких кружковцев. Им разрешили пожать друг другу руки, а Достоевский успел прочитать написанный в крепости вышеназванный рассказ стоявшему рядом Николаю Александровичу Момбелл.
Один из военных должностных лиц прочитал постановление суда и указ императора о смертной казни. Приговор оказался неожиданным и потряс петрашевцев. О том, какое ошеломляющее впечатление произвело это сообщение, позже вспоминал Ахшарумов Дмитрий Дмитриевич: «Чувство убийственной тоски и мрачные зловещие предчувствия овладели мною. Несколько минут я был без мысли, как бы ошеломленный ударом в голову, мне показалось, что я стою на пороге конца моей жизни». Эти же чувства в тот момент испытали и все остальные петрашевцы. Дальнейшие действия военных не оставили у них сомнений, что их готовят к смертной казни.